Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


added xchg support to emulator
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_emulator.c
index 82dc56c..6b1925e 100644 (file)
@@ -32,7 +32,7 @@
 
 
 
-static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_addr, addr_t dst_addr, int op_size);
+static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_addr, addr_t dst_addr, int src_op_size, int dst_op_size);
 
 // We emulate up to the next 4KB page boundry
 static int emulate_string_write_op(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr, 
@@ -43,101 +43,234 @@ static int emulate_string_write_op(struct guest_info * info, struct x86_instr *
   addr_t tmp_rcx = 0;
   addr_t src_addr = 0;
 
+  if (dec_instr->dst_operand.operand != write_gva) {
+    PrintError("Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
+              (void *)dec_instr->dst_operand.operand, (void *)write_gva);
+    return -1;
+  }
+  
+  emulation_length = ( (dec_instr->str_op_length  < (0x1000 - PAGE_OFFSET_4KB(write_gva))) ? 
+                      dec_instr->str_op_length :
+                      (0x1000 - PAGE_OFFSET_4KB(write_gva)));
+  
+  /* ** Fix emulation length so that it doesn't overrun over the src page either ** */
+  tmp_rcx = emulation_length;
+  
+
+
+
   if (dec_instr->op_type == V3_OP_MOVS) {
-    PrintError("MOVS emulation\n");
 
-    if (dec_instr->dst_operand.operand != write_gva) {
-      PrintError("Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
-                (void *)dec_instr->dst_operand.operand, (void *)write_gva);
+  // figure out addresses here....
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
+    if (guest_pa_to_host_va(info, dec_instr->src_operand.operand, &src_addr) == -1) {
+      PrintError("Could not translate write Source (Physical) to host VA\n");
+      return -1;
+    }
+  } else {
+    if (guest_va_to_host_va(info, dec_instr->src_operand.operand, &src_addr) == -1) {
+      PrintError("Could not translate write Source (Virtual) to host VA\n");
       return -1;
     }
+  }
 
-    emulation_length = ( (dec_instr->str_op_length  < (0x1000 - PAGE_OFFSET_4KB(write_gva))) ? 
-                        dec_instr->str_op_length :
-                        (0x1000 - PAGE_OFFSET_4KB(write_gva)));
-    /* ** Fix emulation length so that it doesn't overrun over the src page either ** */
+    if (dec_instr->dst_operand.size == 1) {
+      movs8((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 2) {
+      movs16((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 4) {
+      movs32((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+#ifdef __V3_64BIT__
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 8) {
+      movs64((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+#endif
+    } else {
+      PrintError("Invalid operand length\n");
+      return -1;
+    }
 
+    info->vm_regs.rdi += emulation_length;
+    info->vm_regs.rsi += emulation_length;
 
-    PrintDebug("STR_OP_LEN: %d, Page Len: %d\n", 
-              (uint_t)dec_instr->str_op_length, 
-              (uint_t)(0x1000 - PAGE_OFFSET_4KB(write_gva)));
-    PrintDebug("Emulation length: %d\n", emulation_length);
-    tmp_rcx = emulation_length;
+    // RCX is only modified if the rep prefix is present
+    if (dec_instr->prefixes.rep == 1) {
+      info->vm_regs.rcx -= emulation_length;
+    }
 
+  } else if (dec_instr->op_type == V3_OP_STOS) {
 
-    // figure out addresses here....
-    if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
-      if (guest_pa_to_host_va(info, dec_instr->src_operand.operand, &src_addr) == -1) {
-       PrintError("Could not translate write Source (Physical) to host VA\n");
-       return -1;
-      }
+    if (dec_instr->dst_operand.size == 1) {
+      stos8((addr_t *)&dst_addr, (addr_t  *)&(info->vm_regs.rax), &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 2) {
+      stos16((addr_t *)&dst_addr, (addr_t  *)&(info->vm_regs.rax), &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 4) {
+      stos32((addr_t *)&dst_addr, (addr_t  *)&(info->vm_regs.rax), &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+#ifdef __V3_64BIT__
+    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 8) {
+      stos64((addr_t *)&dst_addr, (addr_t  *)&(info->vm_regs.rax), &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
+#endif
     } else {
-      if (guest_va_to_host_va(info, dec_instr->src_operand.operand, &src_addr) == -1) {
-       PrintError("Could not translate write Source (Virtual) to host VA\n");
-       return -1;
-      }
+      PrintError("Invalid operand length\n");
+      return -1;
     }
 
+    info->vm_regs.rdi += emulation_length;
+    
+    // RCX is only modified if the rep prefix is present
+    if (dec_instr->prefixes.rep == 1) {
+      info->vm_regs.rcx -= emulation_length;
+    }
 
-    PrintDebug("Dst Operand: %p (size=%d), Src Operand: %p\n", 
-              (void *)dec_instr->dst_operand.operand, 
-              dec_instr->dst_operand.size,
-              (void *)dec_instr->src_operand.operand);
-    PrintDebug("Dst Addr: %p, Src Addr: %p\n", (void *)dst_addr, (void *)src_addr);
+  } else {
+    PrintError("Unimplemented String operation\n");
+    return -1;
+  }
 
-    //return -1;
+  if (write_fn(write_gpa, (void *)dst_addr, emulation_length, priv_data) != emulation_length) {
+    PrintError("Did not fully read hooked data\n");
+    return -1;
+  }
 
+  if (emulation_length == dec_instr->str_op_length) {
+    info->rip += dec_instr->instr_length;
+  }
 
+  return emulation_length;
+}
 
 
-    if (dec_instr->dst_operand.size == 1) {
-      movs8((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
-    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 2) {
-      movs16((addr_t *)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
-    } else if (dec_instr->dst_operand.size == 4) {
-      movs32((addr_t*)&dst_addr, &src_addr, &tmp_rcx, (addr_t *)&(info->ctrl_regs.rflags));
-    } else {
-      PrintError("Invalid operand length\n");
+static int emulate_xchg_write_op(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr, 
+                                addr_t write_gva, addr_t write_gpa, addr_t dst_addr, 
+                                int (*write_fn)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data), 
+                                void * priv_data) {
+  addr_t src_addr = 0;
+  addr_t em_dst_addr = 0;
+  int src_op_len = 0;
+  int dst_op_len = 0;  
+  PrintDebug("Emulating XCHG write\n");
+
+  if (dec_instr->src_operand.type == MEM_OPERAND) {
+    if (dec_instr->src_operand.operand != write_gva) {
+      PrintError("XCHG: Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
+                (void *)dec_instr->src_operand.operand, (void *)write_gva);
       return -1;
     }
+    
+    src_addr = dst_addr;
+  } else if (dec_instr->src_operand.type == REG_OPERAND) {
+    src_addr = dec_instr->src_operand.operand;
+  } else {
+    src_addr = (addr_t)&(dec_instr->src_operand.operand);
+  }
 
-    PrintDebug("Calling Write function\n");
 
-    if (write_fn(write_gpa, (void *)dst_addr, emulation_length, priv_data) != emulation_length) {
-      PrintError("Did not fully read hooked data\n");
+
+  if (dec_instr->dst_operand.type == MEM_OPERAND) {
+    if (dec_instr->dst_operand.operand != write_gva) {
+      PrintError("XCHG: Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
+                (void *)dec_instr->dst_operand.operand, (void *)write_gva);
       return -1;
     }
+    
+    em_dst_addr = dst_addr;
+  } else if (dec_instr->src_operand.type == REG_OPERAND) {
+    em_dst_addr = dec_instr->src_operand.operand;
+  } else {
+    em_dst_addr = (addr_t)&(dec_instr->src_operand.operand);
+  }
 
+  dst_op_len = dec_instr->dst_operand.size;
+  src_op_len = dec_instr->src_operand.size;
 
-    PrintDebug("RDI=%p, RSI=%p, RCX=%p\n", 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rdi), 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rsi), 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rcx)); 
+  PrintDebug("Dst_Addr = %p, SRC operand = %p\n", 
+            (void *)dst_addr, (void *)src_addr);
 
-    info->vm_regs.rdi += emulation_length;
-    info->vm_regs.rsi += emulation_length;
-    info->vm_regs.rcx -= emulation_length;
+
+  if (run_op(info, dec_instr->op_type, src_addr, em_dst_addr, src_op_len, dst_op_len) == -1) {
+    PrintError("Instruction Emulation Failed\n");
+    return -1;
+  }
+
+  if (write_fn(write_gpa, (void *)dst_addr, dst_op_len, priv_data) != dst_op_len) {
+    PrintError("Did not fully write hooked data\n");
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += dec_instr->instr_length;
+
+  return dst_op_len;
+}
+
+
+
+static int emulate_xchg_read_op(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr, 
+                               addr_t read_gva, addr_t read_gpa, addr_t src_addr, 
+                               int (*read_fn)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data), 
+                               int (*write_fn)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),                        
+                               void * priv_data) {
+  addr_t em_src_addr = 0;
+  addr_t em_dst_addr = 0;
+  int src_op_len = 0;
+  int dst_op_len = 0;
+
+  PrintDebug("Emulating XCHG Read\n");
+
+  if (dec_instr->src_operand.type == MEM_OPERAND) {
+    if (dec_instr->src_operand.operand != read_gva) {
+      PrintError("XCHG: Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
+                (void *)dec_instr->src_operand.operand, (void *)read_gva);
+      return -1;
+    }
     
-    PrintDebug("RDI=%p, RSI=%p, RCX=%p\n", 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rdi), 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rsi), 
-              (void *)*(addr_t *)&(info->vm_regs.rcx)); 
+    em_src_addr = src_addr;
+  } else if (dec_instr->src_operand.type == REG_OPERAND) {
+    em_src_addr = dec_instr->src_operand.operand;
+  } else {
+    em_src_addr = (addr_t)&(dec_instr->src_operand.operand);
+  }
 
-    if (emulation_length == dec_instr->str_op_length) {
-      info->rip += dec_instr->instr_length;
+
+
+  if (dec_instr->dst_operand.type == MEM_OPERAND) {
+    if (dec_instr->dst_operand.operand != read_gva) {
+      PrintError("XCHG: Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
+                (void *)dec_instr->dst_operand.operand, (void *)read_gva);
+      return -1;
     }
+    
+    em_dst_addr = src_addr;
+  } else if (dec_instr->src_operand.type == REG_OPERAND) {
+    em_dst_addr = dec_instr->src_operand.operand;
+  } else {
+    em_dst_addr = (addr_t)&(dec_instr->src_operand.operand);
+  }
+
+  dst_op_len = dec_instr->dst_operand.size;
+  src_op_len = dec_instr->src_operand.size;
+
+  PrintDebug("Dst_Addr = %p, SRC operand = %p\n", 
+            (void *)em_dst_addr, (void *)em_src_addr);
+
 
-    return emulation_length;
+  if (read_fn(read_gpa, (void *)src_addr, src_op_len, priv_data) != src_op_len) {
+    PrintError("Did not fully read hooked data\n");
+    return -1;
   }
 
-  
+  if (run_op(info, dec_instr->op_type, em_src_addr, em_dst_addr, src_op_len, dst_op_len) == -1) {
+    PrintError("Instruction Emulation Failed\n");
+    return -1;
+  }
 
+  if (write_fn(read_gpa, (void *)src_addr, dst_op_len, priv_data) != dst_op_len) {
+    PrintError("Did not fully write hooked data\n");
+    return -1;
+  }
 
-  return -1;
-}
+  info->rip += dec_instr->instr_length;
 
+  return dst_op_len;
+}
 
 
 
@@ -149,7 +282,8 @@ int v3_emulate_write_op(struct guest_info * info, addr_t write_gva, addr_t write
   uchar_t instr[15];
   int ret = 0;
   addr_t src_addr = 0;
-  int op_len = 0;
+  int src_op_len = 0;
+  int dst_op_len = 0;
 
   PrintDebug("Emulating Write for instruction at %p\n", (void *)(addr_t)(info->rip));
   PrintDebug("GVA=%p\n", (void *)write_gva);
@@ -170,11 +304,17 @@ int v3_emulate_write_op(struct guest_info * info, addr_t write_gva, addr_t write
     return -1;
   }
   
+  /* 
+   * Instructions needing to be special cased.... *
+   */
   if (dec_instr.is_str_op) {
     return emulate_string_write_op(info, &dec_instr, write_gva, write_gpa, dst_addr, write_fn, priv_data);
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_XCHG) {
+    return emulate_xchg_write_op(info, &dec_instr, write_gva, write_gpa, dst_addr, write_fn, priv_data);
   }
 
 
+
   if ((dec_instr.dst_operand.type != MEM_OPERAND) ||
       (dec_instr.dst_operand.operand != write_gva)) {
     PrintError("Inconsistency between Pagefault and Instruction Decode XED_ADDR=%p, PF_ADDR=%p\n",
@@ -201,36 +341,39 @@ int v3_emulate_write_op(struct guest_info * info, addr_t write_gva, addr_t write
     src_addr = (addr_t)&(dec_instr.src_operand.operand);
   }
 
-  op_len = dec_instr.dst_operand.size;
+  dst_op_len = dec_instr.dst_operand.size;
+  src_op_len = dec_instr.src_operand.size;
 
   PrintDebug("Dst_Addr = %p, SRC operand = %p\n", 
             (void *)dst_addr, (void *)src_addr);
 
 
-  if (run_op(info, dec_instr.op_type, src_addr, dst_addr, op_len) == -1) {
+  if (run_op(info, dec_instr.op_type, src_addr, dst_addr, src_op_len, dst_op_len) == -1) {
     PrintError("Instruction Emulation Failed\n");
     return -1;
   }
 
-  if (write_fn(write_gpa, (void *)dst_addr, op_len, priv_data) != op_len) {
+  if (write_fn(write_gpa, (void *)dst_addr, dst_op_len, priv_data) != dst_op_len) {
     PrintError("Did not fully write hooked data\n");
     return -1;
   }
 
   info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-  return op_len;
+  return dst_op_len;
 }
 
 
 int v3_emulate_read_op(struct guest_info * info, addr_t read_gva, addr_t read_gpa, addr_t src_addr,
-                      int (*read_fn)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data), 
+                      int (*read_fn)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data),
+                      int (*write_fn)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),  
                       void * priv_data) {
   struct x86_instr dec_instr;
   uchar_t instr[15];
   int ret = 0;
   addr_t dst_addr = 0;
-  int op_len = 0;
+  int src_op_len = 0;
+  int dst_op_len = 0;
 
   PrintDebug("Emulating Read for instruction at %p\n", (void *)(addr_t)(info->rip));
   PrintDebug("GVA=%p\n", (void *)read_gva);
@@ -254,6 +397,8 @@ int v3_emulate_read_op(struct guest_info * info, addr_t read_gva, addr_t read_gp
   if (dec_instr.is_str_op) {
     PrintError("String operations not implemented on fully hooked regions\n");
     return -1;
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_XCHG) {
+    return emulate_xchg_read_op(info, &dec_instr, read_gva, read_gpa, src_addr, read_fn, write_fn, priv_data);
   }
 
 
@@ -283,24 +428,25 @@ int v3_emulate_read_op(struct guest_info * info, addr_t read_gva, addr_t read_gp
     dst_addr = (addr_t)&(dec_instr.dst_operand.operand);
   }
 
-  op_len = dec_instr.src_operand.size;
+  src_op_len = dec_instr.src_operand.size;
+  dst_op_len = dec_instr.dst_operand.size;
 
   PrintDebug("Dst_Addr = %p, SRC Addr = %p\n", 
             (void *)dst_addr, (void *)src_addr);
 
-  if (read_fn(read_gpa, (void *)src_addr,op_len, priv_data) != op_len) {
+  if (read_fn(read_gpa, (void *)src_addr, src_op_len, priv_data) != src_op_len) {
     PrintError("Did not fully read hooked data\n");
     return -1;
   }
 
-  if (run_op(info, dec_instr.op_type, src_addr, dst_addr, op_len) == -1) {
+  if (run_op(info, dec_instr.op_type, src_addr, dst_addr, src_op_len, dst_op_len) == -1) {
     PrintError("Instruction Emulation Failed\n");
     return -1;
   }
 
   info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-  return op_len;
+  return src_op_len;
 }
 
 
@@ -308,9 +454,10 @@ int v3_emulate_read_op(struct guest_info * info, addr_t read_gva, addr_t read_gp
 
 
 
-static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_addr, addr_t dst_addr, int op_size) {
+static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_addr, addr_t dst_addr, int src_op_size, int dst_op_size) {
 
-  if (op_size == 1) {
+  if (src_op_size == 1) {
+    PrintDebug("Executing 8 bit instruction\n");
 
     switch (op_type) {
     case V3_OP_ADC:
@@ -335,6 +482,14 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
     case V3_OP_MOV:
       mov8((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr);
       break;
+
+    case V3_OP_MOVZX:
+      movzx8((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr, dst_op_size);
+      break;
+    case V3_OP_MOVSX:
+      movsx8((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr, dst_op_size);
+      break;
+
     case V3_OP_NOT:
       not8((addr_t *)dst_addr);
       break;
@@ -406,7 +561,8 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
       return -1;
     }
 
-  } else if (op_size == 2) {
+  } else if (src_op_size == 2) {
+    PrintDebug("Executing 16 bit instruction\n");
 
     switch (op_type) {
     case V3_OP_ADC:
@@ -442,6 +598,12 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
     case V3_OP_MOV:
       mov16((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr);
       break;
+    case V3_OP_MOVZX:
+      movzx16((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr, dst_op_size);
+      break;
+    case V3_OP_MOVSX:
+      movsx16((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr, dst_op_size);
+      break;
     case V3_OP_NOT:
       not16((addr_t *)dst_addr);
       break;
@@ -454,7 +616,8 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
       return -1;
     }
 
-  } else if (op_size == 4) {
+  } else if (src_op_size == 4) {
+    PrintDebug("Executing 32 bit instruction\n");
 
     switch (op_type) {
     case V3_OP_ADC:
@@ -489,6 +652,7 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
     case V3_OP_MOV:
       mov32((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr);
       break;
+
     case V3_OP_NOT:
       not32((addr_t *)dst_addr);
       break;
@@ -502,8 +666,8 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
     }
 
 #ifdef __V3_64BIT__
-  } else if (op_size == 8) {
-
+  } else if (src_op_size == 8) {
+    PrintDebug("Executing 64 bit instruction\n");
 
     switch (op_type) {
     case V3_OP_ADC:
@@ -538,6 +702,7 @@ static int run_op(struct guest_info * info, v3_op_type_t op_type, addr_t src_add
     case V3_OP_MOV:
       mov64((addr_t *)dst_addr, (addr_t *)src_addr);
       break;
+
     case V3_OP_NOT:
       not64((addr_t *)dst_addr);
       break;